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挑戰愛因斯坦 --- 一個顛覆性的公式和實驗

2018/07/02   維加斯新聞報
時空極客

       近日徐匡迪院士有一個講話，談到世界上技術方面的顛覆性發展。其實，在基礎科學方面，也有顛覆性的發現。

       張操教授在科學網近期的博文中討論了直流電能的傳輸問題：直流電能的傳輸---大學教科書的誤導。http://blog.sciencenet.cn/blog-271800-1090634.html

       對於直流電能的傳輸問題，或許是科學史上的一個軟肋，也可以說是現代科學中的一個奇葩。這個問題表面上簡單，然而實際上涉及到麥克斯韋方程組的適用範圍問題，這在科學上是個大是大非的問題。糾正大學教科書的錯誤，挑戰相對論，這是一項顛覆性發展。

       這個課題涉及到電磁學中的一個核心問題：路論是場論的簡化嗎？

       有些教科書和論文說：路論是場論的簡化，並且給出了部分推導。然而他們的推導忽視了電路的整體性。

       張操教授強調低頻電路的RL電路中採用的方程式：

       U(t) = I(t)R + L dI(t)/dt （1）

       方程式(1)左邊是電源的電動勢，它由非靜電力產生，這個量不屬於麥克斯韋組。這個方程式的右邊第1項是歐姆定律，也不屬於麥克斯韋組。只有L dI/dt 與法拉第定律相關。

       方程式(1)是一個整體性的標量方程。電流I在整個電路是一樣的，而對於粗細不一樣的導線以及電路上的電阻，電流密度j在整個電路是不一樣的。如果把電流I電流寫成電流密度j的面積分，在方程式(1)中沒有意義。對於電源的電動勢U，寫成電源內部電場E的線積分也沒有意義。

       對於直流電能以及低頻交流電能的傳輸問題，最近幾年，張操的團隊閱讀了大量文獻，自己做了實驗，發表了論文[1-4]，重溫了電學以及電磁學的發展史[5 ]。

       方程式(1)的推論表明，直流電源或者低頻交流電源產生的電動勢在通電電路的金屬導線內部把電能傳輸給負載電阻的過程，與麥克斯韋方程組無關，與電磁波無關，也與坡印亭電磁能流無關。

       愛因斯坦的狹義相對論是根據麥克斯韋方程在坐標變換下的不變性推理出來的。既然低頻交流電路的RL電路中採用的方程式(1)與麥克斯韋方程組無關，那麼它的推論也與狹義相對論無關。

       在張操的團隊的實驗中，設計了一長一短的二個不規則形狀的RL並聯電路。一個短的RL迴路靠近電源，電阻R1上的電壓作為參考值，用來與長的RL迴路中電阻R2上的電壓比較。他們定義交變電場的速度是長度差除以時間延遲差：v = dx/dt, 時間差dt 由示波器的顯示給出；dx是二個單導線迴路的長度差。這個定義是由於電路的整體性，即非局域性而採用的工作定義。雖然它與電磁波作為“行波”的定域傳播的定義不同，然而二者的速度是可以通過實驗進行比較的。例如電源距離負載電阻3米，實驗中交流信號的時延是0.5ns, 而光線走3米需要10 ns. 那麼，電速比光速快20倍。

       方程式(1)體現了電路的整體特性。其中，電流I(t)以及時間變量t都是標量。它表明，對於某一時刻，在電路中不同地點，電流I(t)是相同的。它體現了同時性的絕對性！

       張操的團隊認為，狹義相對論不適用於電路。在宇宙中，縱向電場的速度是不受相對論的真空光速極限限制的。他們的實驗表明，低頻交流電在金屬導線中可能以超光速傳輸信號和電能，這是一種宏觀的非定域效應。

       總之，以方程式(1)為理論基礎的低頻交流電可以超光速傳輸信號和電能的實驗，挑戰了相對論，這是一項顛覆性的發展。

       參考文獻

       1. 張操，廖康佳，樊京，導線中交流電場時間延遲的測定，ModernPhysics 現代物理, Vol.5, 29-36，2015, http://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx? paperID=14804

       2. 張操, 廖康佳, 交變電場速度測量的物理原理，《現代物理》，Vol. 5 No. 2 ，35-39 (March 2015)

http://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=14949

        3. 張操，廖康佳，申紅磊，胡昌偉，“交流電超光速的實驗研究”，《前沿科學》2017,Vol.43, No. 1, 67-72

        4. 張操，“關於麥克斯韋方程與經典電路理論的關係”。 《前沿科學》，2017，Vol. 43, No.3，24-32

        5. On麥克斯韋方程發展史    鏈接地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-271800-1089111.html